地下高压管道应力计算的精确解法——兼评《水电站压力钢管设计规范(SD144-85)》地下埋管结构计算方法及其改进

指出了《水电站压力钢管设计规范（ＳＤ１４４—８５）》介绍的地下埋管结构分析方法的不足．采用弹性理论多层厚壁圆筒接触问题模型，分别按“砼衬砌未开裂、钢管、砼衬砌层、围岩联合承载”，“砼衬砌已裂穿，仅传递径向压力”二类工况，建立了地下埋管应力计算方法，给出了砼衬砌开裂判别条件及地下高压管道应力，变位相对精确解计算表达式．     

冷竹关水电站压力管道设计

冷竹关水电站压力管道为地下埋管,其沿线围岩条件较好。本文主要介绍了压力管道采用钢筋混凝土衬砌和钢板混凝土衬砌结构的计算原则和计算方法。     

地下球型洞室温度荷载与均匀内水压力联合作用下的应力计算

给出了对流换热边界条件下的地下球型洞室温度分布规律，采用弹性理论多层厚壁球壳接触问题模型，建立了温度荷载与均匀内水压力联合作用下的地下球型洞室应力计算方法，导出了砼衬砌弹性温度自生应力σr^h、σθ^h和弹性约束应力σr^h、σθ^h的精确解计算公式，用算例介绍了具体计算步骤。     

大型地下钢筋混凝土岔管结构优化分析

本文根据岩体和混凝土衬砌联合受力特点，系统地提出了大型地下钢筋混凝土岔管结构优化分析方法。针对岔管空间几何特征，结合三维有限元的原理，提出了采用程序分析判断，自动生成各种不同类型的三维有限元地下钢筋混凝土岔管结构网格的计算方法。该方法只须输入几个关键的控制参数，便能自动剖分所须岔管网格，为大型地下钢筋混凝土岔管结构优化分析提供一种快速网格生成方法。根据岩体损伤开裂和弹塑性破坏特征，从岩体开挖应力扰动的塑性耗散能扩散理论和混凝土衬砌结构开裂损伤原理，提出了大型地下钢筋混凝土岔管结构型式优化的评估方法。通过对工程实例分析，证明该方法能综合反应地下钢筋混凝土岔管结构型式和参数选择以及岔管所处的地质环境和条件的影响，为优化地下钢筋混凝土岔管结构合理型式提供了一种有效的分析方法。     

三道湾水电站钢岔管和衬砌结构应力分析

三道湾水电站位于甘肃省讨赖河上,水电站压力管道为地下埋管,设计水头达372.72 m.根据该工程的实际,建立了岔管及其围岩的三维有限元模型.采用钢岔管和围岩联合承载的设计原则,计算分析了在设计内水压力作用下,不同钢岔管管壁厚度和衬砌结构对应的钢岔管及外包混凝土的应力状态,选择了合理的钢岔管管壁厚度;最后复核各种工况下钢岔管的应力状态,证明钢岔管和衬砌推荐方案满足规范要求,成果可供设计和施工参考.     

地下高压管道的联合承压计算

本文推导了地下高压管道中钢衬、衬砌混凝土和围岩在施加内压的各个阶段中应力和位移的计算公式，这些公式适用于不同层间缝隙以及衬砌混凝土与围岩存在不同径向裂缝的情况，亦可应用这些公式计算混凝土与围岩产生径向裂缝时的临界内水压力和裂缝的开裂区半径，与同类计算公式相比，其精确性更高，适用性更广。     

高地应力条件下双护盾TBM隧道管片衬砌施工技术

随着隧道工程建设逐渐向地形地质条件复杂的西部山区延伸转移,高海拔、高埋深、高地应力的超长隧道大量涌现。鉴于目前使用的常规双护盾TBM施工衬砌管片多为借鉴软岩盾构法生产,其所承受的压力计算主要来自于浅埋覆盖层的自重。而在复杂的高地应力地质条件下,现有的管片衬砌支护体系可能会导致管片的破损、开裂、错台等质量问题出现。因此,迫切需要对常规管片及其施工工艺进行改进和加强,以适应高地应力条件下双护盾TBM隧道管片的衬砌施工。本文阐述了对高地应力条件下双护盾TBM隧道管片衬砌施工技术进行的研究。     

地下高压管道的联合承压计算

本文推导了地下高压管道中钢衬，衬砌混凝土和围岩在施加内坟的各个阶段中应力和位移的计算公式，这些公式适用于不同层间缝隙以及衬砌混凝土与围岩存在不径向裂缝的情况，亦可应用这些公式计算混凝民围岩产生径向裂缝时的临界内水压力和裂缝的开裂区半径，与同类计算公式相比，其精确性更高，适用性更广。     

基于有限单元法的地下埋管结构的受力分析

针对传统的设计方法由于未考虑地下埋管、填土和地基的共同作用,计算结果与实际情况可能有较大出入的问题,以上埋式管道为例,根据弹性力学有限元法,建立刚性基础的地下埋管结构计算模型,并结合工程算例进行应力分析,指出地下埋管在各种荷栽组合下应取管顶、管侧和管底作为管壁应力的控制截面,这样有利于埋管的结构分析与配筋计算。     

钢衬钢筋混凝土埋管结构设计与原观资料分析

天生桥一级水电站高压引水管后段地下埋管，进即入厂房前50m段，采用钢衬钢筋混凝土结构。原结构设计采用混凝土坝后背管计算模型，视混凝土衬圈径向开裂，不计围岩作用。通过4号引入道投入运行两年来的原型观测资料与结构计算的分析对比，认为原设计在结构上偏于安全，在上覆岩体小于3D的情况下，围岩实际上可以承担相当部分内水压力，认为结构计算采用坝内埋管的计算模型更为合适。     

冶勒水电站压力管道设计

冶勒水电站压力管道为地下埋藏式,采用钢板混凝土衬砌结构,本文介绍了计算原则和计算方法.     

基于塑性理论的地下结构开裂非线性有限元分析

在塑性理论的基础上，分析了岩石、砼类材料，在复杂应力下的屈服、破坏模型及本构关系。应用开裂非线性有限单元法，采用弹塑性强化模型，对映秀湾电厂地下厂房的空间工作性态进行分析，计算得出的开裂区域与实测吻合较好。     

大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态研究

结合天荒坪抽水蓄能电站的工程实际，利用三维线性及非线性有限元法研究了大型地下钢筋混凝土岔管的工作性态，分析了在内水压力及外水压力等不同载荷作用下，岔管衬砌的工作特性和围岩的应力分布规律，所得结论为大型地下钢筋混凝土岔管的设计提供了参考。     

“多层组合环”应力分析的解析表达式及其应用

笔者利用提出的径向压力递减连分式，直接求解混凝土裂缝或不允许开裂这两种状态、多层环径向接触压力以及内环的实际变形。从而修正了仅以折算厚度法计算钢筋混凝土圆管内水锤波速公式，使水锤波速公式充分反映了结构刚度。该解析式还可推广到坝内管、坝面管、埋管在内水压作用下应力分析及水锤波速计算。     

地下钢筋混凝土岔管有限元简化计算

结合蒲石河抽水蓄能电站地下引水高压钢筋混凝土岔管实例,利用弹簧简化模型,应用三维有限元非线性计算方法,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在充水运行与放空检修工况下,衬砌、钢筋的应力与变形。通过分析计算结果得出衬砌厚度的合理取值,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行探讨。     

蒲石河抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管有限元计算

结合蒲石河抽水蓄能电站地下引水高压钢筋混凝土岔管实例,利用弹簧简化模型,应用三维有限元非线性计算方法,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在充水运行与放空检修工况下,衬砌、钢筋的应力与变形.通过分析计算结果得出衬砌厚度的合理取值,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行探讨.     

园形地下有压隧洞钢板衬砌计算

水电站的地下引水隧洞在承受大于7个大气压的内水压力时,一般需要采用内圈为钢板,外圈为砼或(?)的综合式衬砌。由于考虑钢板、砼以及岩石间之相对弹性变形,因此很大一部分内水压力可由砼衬砌与岩石承受,可使钢管厚度大大减薄。关于钢管衬砌的计算方法很多,我们下面所谈的仅着重于介绍苏联“水工隧洞技术规范及设计标准”(Ty11—51)及1957的修订本所推荐的方法:     

水电站地下压力埋钢管抗外压设计探讨

为给某抽水蓄能电站地下埋钢管的结构设计提供依据,在对国内外现有研究成果进行分析、比较的基础上,提出浅埋地下埋管外水压力的选择标准,指出米塞思公式进行压力钢管抗外压计算的合理性,从而明确设计依据,节省了地下埋管的投资,确保其抗外压稳定。     

地下埋管设计中几个问题的研讨

本文放弃现有有关文献中、衬砌结构在内水压作用下结构变形前后，以位移相容方程求解结构应力的方法，采用“环形元”接触的连续条件，直接求结构应力，更为简单直观，并以文献［９］内多层环接触应力传递的递减连分式，进一步讨论了地下埋管内水锤波速的合理计算问题，提出了波速表达式     

水电站埋藏式加劲压力钢管结构计算与优化设计

众所周知，承担木桶全部内水压力的是桶箍。虽然，埋藏式加劲压力钢管(以下简称为地下埋管)受力情况与木桶不尽相同，但在运行中，加劲环与“桶箍”的作用相似，同样可以分担部分内、外水压力。但是，目前在地下埋管设计中，或在《压力钢管设计规范》中，都没有考虑利用加劲环分担内、外水压力，加劲环的唯一功能只是防止地下埋管出现外压失稳。